LE SCHEMA ELECTRONIQUE

Nouveau (par Yannick Hartman)
Cliquez ici pour télécharger le schéma électronique de la carte supérieure en un seul fichier (taille: 206K, format JPG)
Cliquez ici pour télécharger le schéma électronique de la carte inférieure en un seul fichier (taille 171K, format JPG)

Circuit d'interface
Circuit d'alimentation générale
Circuit de mise en forme des horloges
Circuit d'alimentation des horloges
 
Circuit CCD
 
Circuit amplificateur
Circuit CAN


Implantation des composants sur la carte inférieure.
Implantation des composants sur la carte supérieure.

Nomenclature des composants électroniques


 L'ensemble des circuits électroniques de la caméra Audine est réparti sur 2 circuits imprimés de 75 mm de côté environ. La carte dite inférieure regroupe les circuits d’interface et certaines alimentations. La carte dite supérieure supporte le CCD, les circuits de conditionnement des horloges, la chaîne d’amplification et le convertisseur analogique/numérique.

L’ensemble des bits de commande est mis en forme par des triggers 74HCT14 (U1 et U2) ainsi qu’un réseau de résistance pull-up (ou pull-down, suivant la position du cavalier TB1). Le câble de liaison entre l’ordinateur et le PC doit être obligatoirement du type nappe à paires torsadées (un fil de masse s’interpose alors entre deux fils de commande). La longueur maximale du câble sera de l’ordre de 7 mètres.

Huit bits sont nécessaires pour commander l’ensemble des fonctions de base de la caméra. Ces 8 bits sont émis par le port imprimante du PC (les broches 2 à 9 du connecteur DB25). De plus, 4 bits de commande supplémentaires provenant du PC transitent par la caméra pour des extensions futures. Par exemple, vous pouvez commander avec ces bits un obturateur, une roue à filtres ou une électronique permettant de multiplexer plusieurs caméras Audine (un seul ordinateur peut alors commander simultanément une caméra pour la prise de vue proprement dite, une autre pour l’autoguidage, une autre encore faisant office de chercheur, etc.).
 
Les 4 bits de commande auxiliaires ressortent de la caméra par le connecteur DB15. Voici l’attribution des broches de ce connecteur :
 

BROCHE
SIGNAL
1 +15V (électronique) 
2 Masse (électronique) 
3 -15V (électronique) 
4 +5V (Peltier)
5 +5V (Peltier)
6 Masse (Peltier)
7 Masse (Peltier)
8 +12V (ventilateur) 
9 Commande (Select In) 
10 Commande (Init) 
11 Commande (Auto Feed) 
12 Commande (Strobe)
13 Masse (électronique)
14 Réservé
15 Réservé
 
Les broches 14 et 15 du connecteur sont reliées au connecteur TB3 de la carte supérieure d’Audine. On peut utiliser par exemple ces broches pour ajouter une sonde de température à l’intérieur de la caméra.

Notez que les circuits 74HCT14 inversent tous les bits.

Les signaux de commande sont renommés de P1 à P8 après leur passage dans les triggers. La fonction de ces lignes est la suivante :
 

LIGNE
FONCTION
P1 Horloge V1
P2 Horloge V2
P3 Horloges H1 et H2
P4 Horloge R
P5 Horloge de clamp
P6 Ordre de conversion du CAN
P7 Multiplexage au niveau du CAN 
P8 Multiplexage au niveau du 74HCT157
 
L’alimentation générale de l’électronique se fait en +/-15V (une alimentation +/-18V est possible, mais seulement au prix d’une adaptation du circuit électronique, voir plus loin). Il suffit de 60 mA sur la polarité positive et 20 mA sur la polarité négative pour alimenter la caméra. Deux régulateurs 78L05 (Q1 et Q2) génèrent le +5V analogique (pour le CAN) et le +5V digital. Les diodes D1 et D2 préviennent les inversions de polarité.

Le LM348 (U3) contient 4 amplificateurs opérationnels qui servent à produire les niveaux de certaines horloges (V1, V2 et H). Les tensions sont ajustables par des potentiomètres de précision (multitours 20 tours) montés sur la carte inférieure.

Les circuits U4 et U5 sont des MAX333A. Le MAX333 est une version légèrement moins performante que le MAX333A. L’un ou l’autre de ces circuits peut être utilisé indifféremment, les écarts étant insignifiants sur la qualité de l’image produite par la caméra.

Les diverses tensions continues nécessaires au fonctionnement du CCD (VDR, VSS, OG, GUARD) sont générées à partir de diodes Zener. La tension VDD est un cas particulier (c’est l’alimentation de l’amplificateur intégré dans le CCD). Il est possible de prélever directement cette tension depuis la ligne +15V générale, ou de câbler un régulateur LM317 (Q3) qui permet de travailler avec une alimentation +/-18V. Dans ce cas, il faut ajuster un potentiomètre (P5) de manière à ce que la tension appliquée à la broche 3 du CCD soit de +15V. La partie de documentation décrivant le montage de la caméra donne des informations supplémentaires sur les avantages et désavantages de ces deux solutions.

Quelle que soit l’option choisie pour produire VDD, vous avez la possibilité de couper cette tension lors de la phase d’intégration de l’image (on utilise pour cela la ligne de commande auxiliaire passant par la broche 14 du connecteur DB25). L’objectif est d’éliminer complètement toute trace d’électroluminescence de l’amplificateur du CCD durant l’intégration. Cette procédure est optionnelle et n’est pas implémentée dans les logiciels pilotant Audine actuellement. Pour l’heure, l’amplificateur est alimenté en continu, mais avec une tension plus basse que la valeur spécifiée par Kodak, ce qui est un autre moyen pour supprimer l’électroluminescence (voir la configuration du sélecteur TP2 dans la notice de montage de la carte supérieure).

Le signal vidéo est disponible sur la pin 2 du CCD. L’amplificateur de sortie de ce dernier est chargé par la résistance R2. La composante continue est éliminée par le condensateur C1.

La chaîne de traitement du signal vidéo se compose de 3 amplificateurs BiFET pris parmi 4 dans un circuit AD713 (U6). Le palier de référence est mis au potentiel de masse par un circuit de clamp. La capacité de clamp est C11 et l’interrupteur de clamp provient d'un des MAX333A (U4) en association avec la commande P5. Le gain de la chaîne de traitement du signal vidéo est de 16 environ.

Le signal amplifié est envoyé sur l’entrée (pin 1) du convertisseur analogique/numérique AD976 (U7). Ce circuit existe en deux versions, le AD976, qui convertit sur 16 bits en 10µs et le AD976A qui convertit en 5µs sur 16 bits aussi. Evidemment, le second permettra une lecture plus rapide du CCD, mais compte tenu du nombre de cycles d’horloge à produire, le gain total en vitesse sera de l’ordre de 10% seulement. Les tensions d’alimentation du convertisseur sont soigneusement filtrées (C28, C29, C35). La conversion débute sur le front descendant du signal R/C (commande P6). Après le temps de conversion (géré par une boucle d’attente dans le logiciel), le signal BYTE (commande P7) permet de sélectionner dans le mot de 16 bits soit les 8 bits de poids faible (BYTE au niveau bas), soit les 8 bits de poids fort (BYTE au niveau haut). Les bits sont disponibles sur les broches 15 à 22. Attention, il y a un piège. L’information lue à la sortie du CAN est en fait le résultat de la conversion précédente. Cet effet de mémoire n’est généralement pas gênant, mais il faut en tenir compte dans certaines circonstances. Par exemple, on  n’obtiendra la première valeur numérique significative dans une ligne vidéo qu'après deux conversions. La lecture en différé est plus perverse si vous désirez effectuer un double échantillonnage corrélé par le biais d’une double numérisation (c’est parfaitement possible avec Audine). Il faut prendre garde dans ce cas à mettre dans le bon ordre les mots de 16 bits à soustraire.

Le circuit 74HCT157 (U8) est un multiplexeur qui sert à transférer l’image numérique par groupes de 4 bits au PC. Les condensateurs C21, C22, C23 et C24 réalisent un filtrage pour améliorer la transmission.